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  • INAx180-Q1 汽车低侧和高侧电压输出电流检测放大器

    • ZHCSI39D April   2018  – July 2022 INA180-Q1 , INA2180-Q1 , INA4180-Q1

      PRODMIX  

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  • INAx180-Q1 汽车低侧和高侧电压输出电流检测放大器
  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 器件比较
  6. 6 引脚配置和功能
  7. 7 规格
    1. 7.1 绝对最大额定值
    2. 7.2 ESD 等级
    3. 7.3 建议工作条件
    4. 7.4 热性能信息
    5. 7.5 热性能信息
    6. 7.6 电气特性
    7. 7.7 典型特性
  8. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 高带宽和转换率
      2. 8.3.2 宽输入共模电压范围
      3. 8.3.3 精确的低侧电流感应
      4. 8.3.4 轨到轨输出摆幅
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 正常模式
      2. 8.4.2 输入差分过载
      3. 8.4.3 关断模式
  9. 9 应用和实现
    1. 9.1 应用信息
      1. 9.1.1 基本连接
      2. 9.1.2 RSENSE 和器件增益选择
      3. 9.1.3 信号滤波
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
      3. 9.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
      1. 9.3.1 共模瞬态电压大于 26V
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  10. 10器件和文档支持
    1. 10.1 文档支持
      1. 10.1.1 相关文档
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 Electrostatic Discharge Caution
    6. 10.6 术语表
      1.      机械、封装和可订购信息
  11. 重要声明
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DATA SHEET

INAx180-Q1 汽车低侧和高侧电压输出电流检测放大器

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

1 特性

  • 符合面向汽车应用的 AEC-Q100 标准
    • 温度等级 1：–40°C ≤ TA ≤ +125°C
    • HBM ESD 分类等级 2
    • CDM ESD 分类等级 C6
  • 提供功能安全
    • 可帮助进行功能安全系统设计的文档
  • 共模范围 (VCM)：–0.2V 至 +26V
  • 高带宽：350kHz（A1 器件）
  • 失调电压：
    • VCM = 0V 时为 ±150µV（最大值）
    • VCM = 12V 时为 ±500µV（最大值）
  • 输出压摆率：2V/µs
  • 精度：
    • ±1% 增益误差（最大值）
    • 1µV/°C 温漂（最大值）
  • 增益选项：
    • 20V/V（A1 器件）
    • 50V/V（A2 器件）
    • 100V/V（A3 器件）
    • 200V/V（A4 器件）
  • 静态电流：260µA（最大值）(INA180-Q1)

2 应用

  • 电机控制
  • 电池监控
  • 电源管理
  • 照明控制
  • 过流检测
GUID-BB4ADA69-3C1A-452A-9818-D8C1369BF760-low.gif典型应用电路

3 说明

INA180-Q1、INA2180-Q1 和 INA4180-Q1 (INAx180-Q1) 电流检测放大器专为成本优化型应用而设计。此类器件是一系列电流检测放大器（也称为电流分流监控器）的一部分，可在独立于电源电压的 –0.2V 至 +26V 范围内的共模电压中检测电流检测电阻器上的压降。INAx180-Q1 集成了匹配的电阻增益网络，支持四个固定增益器件选项：20V/V、50V/V、100V/V 或 200V/V。该匹配的增益电阻网络可更大程度地减少增益误差，并降低了温度漂移。

所有此类器件由 2.7V 至 5.5V 单电源供电。单通道 INA180-Q1 消耗的最大电源电流为 260µA；而双通道 INA2180-Q1 消耗的最大电源电流为 500µA，四通道消耗的最大电源电流为 900µA。

INA180-Q1 采用具有两种不同引脚配置的 5 引脚 SOT-23 封装。INA2180-Q1 采用 8 引脚 VSSOP 封装。INA4180-Q1 采用 14 引脚 TSSOP 封装。所有器件选项都具有 –40°C 至 +125°C 的扩展额定工作温度范围。

封装信息(1)
器件型号封装封装尺寸（标称值）
INA180-Q1SOT-23 (5)2.90mm × 1.60mm
INA2180-Q1VSSOP (8)3.00mm × 3.00mm
INA4180-Q1TSSOP (14)5.00mm × 4.40mm
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的封装选项附录。

4 修订历史记录

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLC (April 2020)to RevisionD (July 2022)

  • 更新了整个文档中的表格、图和交叉参考的编号格式Go
  • 将电源相关建议 和布局 部分移到了应用和实施 部分Go
  • 将图 9-9 中的引脚 3 从IN+2 更改为IN+1Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLB (March 2019)to RevisionC (April 2020)

  • 添加了“提供功能安全”信息Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLA (July 2018)to RevisionB (March 2019)

  • 将 INA180-Q1 器件从“产品预发布”更改为“量产数据”（正在供货）Go
  • 在输入差分过载 部分的末尾添加了有关相位反转的新段落Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (April 2018)to RevisionA (July 2018)

  • 将 INA4180-Q1 器件从“预发布”更改为“量产数据”（正在供货）Go

5 器件比较

表 5-1 器件比较
产品 通道数量 增益 (V/V)
INA180A1-Q1(1) 1 20
INA180A2-Q1(1) 1 50
INA180A3-Q1(1) 1 100
INA180A4-Q1(1) 1 200
INA180B1-Q1(1) 1 20
INA180B2-Q1(1) 1 50
INA180B3-Q1(1) 1 100
INA180B4-Q1(1) 1 200
INA2180A1-Q1 2 20
INA2180A2-Q1 2 50
INA2180A3-Q1 2 100
INA2180A4-Q1 2 200
INA4180A1-Q1 4 20
INA4180A2-Q1 4 50
INA4180A3-Q1 4 100
INA4180A4-Q1 4 200
(1) INA180A 器件使用引脚排列 A。INA180B 器件使用引脚排列 B。更多信息，请参阅Topic Link Label6 部分。

6 引脚配置和功能

图 6-1 INA180-Q1：DBV 封装5 引脚 SOT-23（引脚排列 A）顶视图
图 6-2 INA180-Q1：DBV 封装5 引脚 SOT-23（引脚排列 B）顶视图
表 6-1 引脚功能：INA180-Q1（单通道）
引脚 类型 说明
名称 SOT-23 引脚排列 A SOT-23 引脚排列 B
GND 2 2 模拟 接地
IN– 4 3 模拟输入 电流感测放大器负输入。对于高侧应用，连接至感测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至感测电阻的接地侧。
IN+ 3 1 模拟输入 电流感测放大器正输入。对于高侧应用，连接至感测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至感测电阻的负载侧。
OUT 1 4 模拟输出 输出电压
VS 5 5 模拟 电源，2.7V 至 5.5V
图 6-3 INA2180-Q1：DGK 封装8 引脚 VSSOP顶视图
图 6-4 INA4180-Q1：PW 封装14 引脚 TSSOP顶视图
表 6-2 引脚功能：INA2180-Q1（双通道）和 INA4180-Q1（四通道）
引脚 类型 说明
名称 INA2180-Q1 INA4180-Q1
GND 4 11 模拟 接地
IN–1 2 2 模拟输入 通道 1 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 1 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 1 检测电阻的接地侧。
IN+1 3 3 模拟输入 通道 1 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 1 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 1 检测电阻的负载侧。
IN–2 6 6 模拟输入 通道 2 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 2 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 2 检测电阻的接地侧。
IN+2 5 5 模拟输入 通道 2 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 2 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 2 检测电阻的负载侧。
IN–3 — 9 模拟输入 通道 3 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 3 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 3 检测电阻的接地侧。
IN+3 — 10 模拟输入 通道 3 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 3 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 3 检测电阻的负载侧。
IN–4 — 13 模拟输入 通道 4 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 4 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 4 检测电阻的接地侧。
IN+4 — 12 模拟输入 通道 4 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 4 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 4 检测电阻的负载侧。
OUT1 1 1 模拟输出 通道 1 输出电压
OUT2 7 7 模拟输出 通道 2 输出电压
OUT3 — 8 模拟输出 通道 3 输出电压
OUT4 — 14 模拟输出 通道 4 输出电压
VS 8 4 模拟 电源，2.7V 至 5.5V

7 规格

7.1 绝对最大额定值

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值最大值单位
电源电压，VS6V
模拟输入，IN+，IN-(2)(4)差分 (VIN+)-(VIN-)–2828V
共模(3)GND – 0.328
输出电压GND – 0.3VS + 0.3V
最大输出电流，IOUT8mA
自然通风工作温度范围，TA-55150°C
结温，TJ150°C
贮存温度，Tstg-65150°C
(1) 超出绝对最大额定值下所列的值的应力可能会对器件造成损坏。这些列出的值仅仅是应力额定值，这并不表示器件在这些条件下以及在建议运行条件 以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
(2) VIN+ 和 VIN- 分别为 IN+ 和 IN– 引脚上的电压。
(3) 如果将任何引脚上的电流限制在 5mA，该引脚的输入电压可能超出所示电压。
(4) 在 26V 和 28V 之间持续运行超过几分钟可能会对器件造成永久损坏。

7.2 ESD 等级

值单位
V(ESD)静电放电人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1)±3000V
充电器件模型 (CDM)，符合 JEDEC 规范 JESD22-C101(2)±1000
(1) JEDEC 文档 JEP155 指出：500V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件 JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准 ESD 控制流程下安全生产。

7.3 建议工作条件

最小值标称值最大值单位
VCM共模输入电压（IN+ 和 IN–）–0.21226V
VS运行电源电压2.755.5V
TA自然通风工作温度-40125°C

7.4 热性能信息

热指标 (1)INA180-Q1INA2180-Q1INA4180-Q1单位
DBV (SOT-23)DGK (VSSOP)PW (TSSOP)
6 引脚8 个引脚20 引脚
RθJA 结至环境热阻197.1177.9115.9°C/W
RθJC(top)结至外壳（顶部）热阻95.865.644.3°C/W
RθJB结至电路板热阻53.199.359.2°C/W
ψJT结至顶部特征参数23.410.54.7°C/W
ψJB结至电路板特征参数52.797.958.6°C/W
RθJC(bot)结至外壳（底部）热阻不适用不适用不适用°C/W
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和 IC 封装热指标 应用报告。

7.5 热性能信息

热指标 (1)INA180-Q1INA2180-Q1INA4180-Q1单位
DBV (SOT-23)DCK (SC70)DGS (VSSOP)PW (TSSOP)
6 引脚6 引脚10 引脚20 引脚
RθJA 结至环境热阻197.1待定177.9115.9°C/W
RθJC(top)结至外壳（顶部）热阻95.8待定65.644.3°C/W
RθJB结至电路板热阻53.1待定99.359.2°C/W
ψJT结至顶部特征参数23.4待定10.54.7°C/W
ψJB结至电路板特征参数52.7待定97.958.6°C/W
RθJC(bot)结至外壳（底部）热阻不适用待定不适用不适用°C/W

7.6 电气特性

TA = 25°C，VS = 5V，VIN+ = 12V，VSENSE = VIN+ – VIN–（除非另有说明）
参数条件最小值典型值最大值单位
输入
CMRR共模抑制比，RTI(1)VIN+ = 0V 至 26V，VSENSE = 10mV，
TA = –40°C 至 +125°C		84100dB
VOS失调电压(2)，RTI±100±500μV
VIN+ = 0V±25±150
dVOS/dT温漂，RTITA = -40°C 至 +125°C0.21μV/°C
PSRR电源抑制比，RTIVS=2.7 V 至 5.5 V，VSENSE=10 mV±8±40μV/V
IIB输入偏置电流VSENSE = 0mV，VIN+ = 0V0.1µA
VSENSE = 0mV80
IIO输入失调电流VSENSE = 0mV±0.05µA
输出
G增益A1 器件20V/V
A2 器件50
A3 器件100
A4 器件200
EG增益误差VOUT = 0.5V 至 VS –0.5V，
TA = –40°C 至 +125°C		±0.1%±1%
增益误差与温度之间的关系TA = -40°C 至 +125°C1.520ppm/°C
非线性误差VOUT = 0.5V 至 VS – 0.5V±0.01%
最大容性负载无持续振荡1nF
电压输出(3)
VSP相对于 VS 电源轨的摆幅(4)RL = 10kΩ 至 GND，TA= –40°C 至 +125°C(VS) – 0.02(VS) – 0.03V
VSN相对于 GND 的摆幅(4)RL = 10kΩ 至 GND，TA= –40°C 至 +125°C(VGND)0.0005(VGND)+0.005V
频率响应
BW带宽A1 器件，CLOAD = 10pF350kHz
A2 器件，CLOAD = 10pF210
A3 器件，CLOAD = 10pF150
A4 器件，CLOAD = 10pF105
SR压摆率2V/µs
噪声，RTI
电压噪声密度40nV/√Hz
电源
IQ静态电流INA180-Q1VSENSE = 10 mV197260µA
VSENSE = 10mV，TA = –40°C 至 +125°C300
INA2180-Q1VSENSE = 10 mV355500
VSENSE = 10mV，TA = –40°C 至 +125°C520
INA4180-Q1VSENSE = 10 mV690900
VSENSE = 10mV，TA = –40°C 至 +125°C1000
(1) RTI = 以输入为参考。
(2) 通过线性外插至 VSENSE = 0V 获得失调电压，VSENSE = 满量程范围的 10% 至 90%。
(3) 请参阅图 7-19。
(4) 摆幅规格是在过驱输入条件下测试得出的。

7.7 典型特性

TA = 25°C，VIN = 5V，且 VIN+ = 12V（除非另有说明）

GUID-9647B341-C06A-4053-A8A1-3D6F4FBF6449-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-1 输入失调电压产生分布图 A1
GUID-8F7A7C77-1B05-4C43-AE30-F366763ECF17-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-3 输入失调电压产生分布图 A3
GUID-42D6AF29-FF56-4993-A5B3-F689A63B34D8-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-5 失调电压与温度之间的关系
GUID-09BF3CBB-F9B3-4AF0-A1A9-C4A82A9C6192-low.gif
图 7-7 共模抑制产生分布图 A2
GUID-5288C452-4306-4F05-BCB6-4B3F7A75671A-low.gif
图 7-9 共模抑制产生分布图 A4
GUID-0D30628A-9547-437E-B2D7-121DC90B0680-low.gif
图 7-11 增益误差产生分布图 A1
GUID-AFD2C9F2-21BB-46D4-BB2A-7FBB9BDC0F46-low.gif
图 7-13 增益误差产生分布图 A3
GUID-0D0165A9-B39E-4299-8B27-B14127676963-low.gif
图 7-15 增益误差与温度之间的关系
GUID-3DF98F23-CD5E-46B5-AB56-939F513DAA6E-low.gif
图 7-17 电源抑制比与频率之间的关系
GUID-9238FF7E-BB77-4DF9-B1EF-6DCBAA173830-low.gif
图 7-19 输出电压摆幅与输出电流之间的关系
GUID-C506593A-7CC3-48DE-8073-FBB3218FD174-low.gif
电源电压 = 0V
图 7-21 输入偏置电流与共模电压之间的关系（两种输入，关断）
GUID-4467F6C2-37A1-432F-90AB-C542009B2A34-low.gif
图 7-23 静态电流与温度之间的关系 (INA180-Q1)
GUID-4ABC6554-B04D-4B70-A2D9-E5FCE34DC77D-low.gif
图 7-25 静态电流与温度之间的关系 (INA4180-Q1)
GUID-0869480E-09DB-4A0D-B020-F87166B4BADA-low.gif
图 7-27 所有放大器的静态电流与共模电压之间的关系 (INA2180-Q1)
GUID-67AD270B-4C0E-4A15-BDC5-554792F2B0CD-low.gif
图 7-29 输入基准电压噪声与频率之间的关系（A3 器件）
GUID-B5AF4A84-5C70-46B8-8BD1-E6BC44850CD1-low.gif
80mVPP 输入阶跃
图 7-31 阶跃响应
GUID-FDB5BB5B-4469-4F15-A6A8-E7644AE48F8C-low.gif
图 7-33 反相差分输入过载
GUID-ACF0E3EA-1655-4643-97DE-5589C0A82D63-low.gif
图 7-35 启动响应
GUID-9BA242E6-087D-45D3-A079-212CC0DD69C3-low.gif
图 7-37 输出阻抗与频率间的关系
GUID-C25F3D7E-BE70-46A0-95A0-98C6D90C1606-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-2 输入失调电压产生分布图 A2
GUID-8F5498FF-673E-4CAC-BA55-9313D99370D3-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-4 输入失调电压产生分布图 A4
GUID-7E2F6889-60D1-4BF6-807C-8D7C062972D5-low.gif
图 7-6 共模抑制产生分布图 A1
GUID-4011442F-1142-4552-AE06-F70FFDFE8A22-low.gif
图 7-8 共模抑制产生分布图 A3
GUID-93CE9BFA-E2C6-4901-A428-62846D4D270D-low.gif
图 7-10 共模抑制比与温度之间的关系
GUID-C3E07806-F1C2-47A6-A888-C4CC42937238-low.gif
图 7-12 增益误差产生分布图 A2
GUID-44AADA55-C5B1-4B2E-A2A5-F9932EBBB618-low.gif
图 7-14 增益误差产生分布图 A4
GUID-42B79150-9EF2-48CA-BAC2-A63C2837898E-low.gif
图 7-16 增益与频率之间的关系
GUID-AD3CB716-A748-439E-87DA-53739D43854A-low.gif
图 7-18 共模抑制比与频率之间的关系
GUID-9190D7E8-F598-4435-83AE-5B59C01A2A3F-low.gif
电源电压 = 5V
图 7-20 输入偏置电流与共模电压之间的关系
GUID-0BC7070F-3CDE-48D2-86AC-A6B3C2E07F10-low.gif
图 7-22 输入偏置电流与温度之间的关系
GUID-7751CC9C-A6DD-40FF-8F55-766DBD879064-low.gif
图 7-24 静态电流与温度之间的关系 (INA2180-Q1)
GUID-BA28D75F-7091-4441-9CC2-E37BE0227EE3-low.gif
图 7-26 静态电流与共模电压之间的关系 (INA180-Q1)
GUID-B4D5A70E-3352-4BD9-B13A-D6ED9FFC3FD8-low.gif
图 7-28 所有放大器的静态电流与共模电压之间的关系 (INA4180-Q1)
GUID-87B3D1F3-2784-424F-A018-6019A1598E92-low.gif
图 7-30 0.1Hz 至 10Hz 电压噪声（以输入为参考）
GUID-3A578667-A789-4949-990B-67E394F246F0-low.gif
图 7-32 共模电压瞬态响应
GUID-E24FDF66-48C5-41C7-833E-58E6701C0BFA-low.gif
图 7-34 同相差分输入过载
GUID-050B60D2-5C49-4BAA-A2CB-818529B5E3C2-low.gif
图 7-36 欠压恢复
GUID-A8C3AC6C-A305-4617-AD56-F21EB0F5C8C7-low.gif
图 7-38 通道分离与频率之间的关系 (INA2180)

8 详细说明

8.1 概述

INA180-Q1、INA2180-Q1 和 INA4180-Q1 (INAx180-Q1) 是汽车级 26V 共模电流检测放大器，可用于低侧和高侧配置。这些专门设计的电流检测放大器可在远超为器件供电的电源电压的共模电压下，精确测量电流检测电阻上产生的电压。可在高达 26V 的输入电压轨上测量电流，并且器件可由低至 2.7V 的电源电压供电。

 
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